Украины таврический национальный университет им. в.и. вернадского черный сергей васильевич удк 612.822.3:612.828:615.214.547.78 нейро и психофизиологический анализ состояния тревожности у человека

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.И. ВЕРНАДСКОГО Черный Сергей Васильевич УДК 612.822.3:612.828:615.214.547.78 НЕЙРО И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ТРЕВОЖНОСТИ У ЧЕЛОВЕКА 03.00.13 – физиология человека и животных АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Симферополь - 2007 2 Актуальность проблемы. В настоящее время проблема тревожности приобретает все большую актуальность, что связано с изменениями социальной сферы, напряженным ритмом жизни и другими факторами.

Тревожность является как чертой личности (личностная тревожность), так и ситуативной характеристикой, возникающей в ответ на действие стрессогенных факторов (Вознесенская, Синячкин, 1997;

Калуев, 1998).

Тревожность как черта личности связана с генетически детерминированными свойствами мозга человека, обуславливающими повышенный уровень эмоционального возбуждения. Личностная тревожность, взаимодействуя с повышенной ситуативной тревожностью, вызываемой различными стрессорами, приводит к усилению стресса, развитию дистресса и различным психосоматическим заболеваниям (Афтанас и др., 1998;

Спилбергер, 1983).

Тревожность неотделима от самого понятия жизни человека, неоспорима ее организующая роль как фактора интеграции психических процессов, но также не вызывает сомнения ее дестабилизирующая роль – в этом случае состояние человека определяют как невроз и психоэмоциональное напряжение (Абрамов, 1973;

Сороко и др., 1995).

Имеются данные о биохимических и психофизиологических особенностях людей с повышенной тревожностью (Bruder et al., 1997;

Медведев, 1998;

Angrilli et al., 1999;

Graeff et al., 2001;

Blackhart et al., 2006), о связи параметров текущей ЭЭГ, компонентов вызванных и связанных с событием потенциалов (ВП и ССП) с уровнем тревожности у человека (Timsit-Berthier, 1997;

Metzger et al., 1997;

Boudarene, Bruder et al., 2002;

Gray et al., 2003;

Bekker et al., 2005).

Однако эти данные зачастую противоречат друг другу, что связано как с различными подходами в изучении тревожности, так и с отсутствием единых методологических подходов. Таким образом, единый взгляд на данную проблему отсутствует.

Тревожность у человека связана с обратимой дисфункцией мозговых связей, определяющих состояние тревожности на поведенческом и физиологическом уровнях. Данная работа призвана выявить особенности текущей и вызванной ЭЭГ-активности головного мозга здоровых испытуемых в зависимости от их уровня тревожности, что позволит наиболее эффективно использовать функциональные методы коррекции тревожности, в том числе с применением обратной связи по ЭЭГ.

Связь работы с научными программами, планами, темами.

Исследования проводились в соответствии с планами научно исследовательской работы кафедры физиологии человека и животных и биофизики Таврического национального университета им. В.И. Вернадского по программе: «Использование биологической обратной связи для коррекции неблагоприятных психофизиологических состояний человека» (№ гос.

регистрации 0106U001265) Цели и задачи исследования. Цель работы – изучение характеристик ЭЭГ активности, ВП и ССП, а также особенностей вегетативной регуляции в их связи с уровнем тревожности у здорового человека.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить связь уровня тревожности и связанных с ней характеристик личности с характеристиками текущей ЭЭГ-активности;

2. Изучить связь уровня тревожности и связанных с ней характеристик личности с характеристиками ЭЭГ при функциональной пробе с открытыми глазами;

3. Изучить связь уровня тревожности и связанных с ней характеристик личности с характеристиками ЭЭГ в процессе представления наиболее тревожной жизненной ситуации, связанной с личным опытом;

4. Изучить связь особенностей вегетативной регуляции с уровнем тревожности у человека;

5. Изучить связь уровня тревожности с характеристиками ВП и ССП при выполнении целостного поведенческого акта с моторным компонентом;

6. Изучить связь уровня тревожности и связанных с ней характеристик личности с особенностями изменения показателей ВП при подаче слуховых стимулов различной интенсивности.

Объектом исследования диссертационной работы является нейро- и психофизиологический статус людей с различным уровнем тревожности.

Предмет исследования – компоненты текущей ЭЭГ, паттерны ВП и ССП, вегетативный статус испытуемых в связи с уровнем тревожности и связанных с ней характеристик личности.

Методы исследования – в работе использовали регистрацию и анализ ВП и ССП, анализ ЭЭГ в состоянии относительного покоя и при различных функциональных пробах, регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ) с последующим расчетом индекса напряжения по Баевскому. Использовали психологические тесты, отражающие уровень тревожности, а также тесты, отражающие особенности личности, имеющие разные по направленности связи с тревожностью. Данные обрабатывали с использованием стандартных методов вариационной статистики. Детали методики изложены в соответствующих разделах.

Научная новизна полученных результатов. Полученные данные показывают особенности характеристик текущей ЭЭГ при различном уровне тревожности, их связь с некоторыми характеристиками личности, положительно или отрицательно связанные с тревожностью. Показана топография распределения компонентов ЭЭГ в коре мозга при различном уровне тревожности. Показана взаимосвязь параметров ВП и ССП с различным уровнем тревожности испытуемых.

Теоретическое и практическое значение работы. Проведенное исследование включает в себя и фундаментальные и прикладные аспекты, так как направлено на раскрытие нейрофизиологических особенностей тревожности у человека. Результаты работы могут представлять интерес для специалистов в областях нейрофизиологии, психофизиологии и физиологии трудовой деятельности. Материалы работы могут быть использованы в лекционных курсах «Физиология высшей нервной деятельности», «Психофизиология», «Валеология» и «Физиология центральной нервной системы», преподаваемых в ВУЗах.

Личный вклад соискателя. Методика, схема экспериментов и основные принципы анализа полученных данных разработаны совместно с научным руководителем. Самостоятельно был проведен анализ данных литературы и выполнены экспериментальные исследования нейрофизиологических феноменов и психофизиологического статуса испытуемых, обсуждены особенности связей тревожности с электрофизиологическими показателями. В диссертации не использованы идеи и разработки, которые принадлежат соавторам опубликованных работ.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты проведенного исследования были представлены на III конференции Украинского общества нейронаук (Донецк, 2005), XVII съезде Украинского физиологического общества (Черновцы, 2006), III Всеукраинской научной конференции «Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі та патології» (Киев, 2006), V Международном симпозиуме «Актуальные проблемы биофизической медицины» (Киев, 2007), научных конференциях Таврического национального университета им В.И. Вернадского (2003-2007).

Материалы диссертационной работы были использованы при подготовке и проведении лекций, практических и семинарских занятий на кафедре физиологии человека и животных и кафедре общей психологии Таврического национального университета им. В.И. Вернадского.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 7 статей в научных периодических изданиях и 4 публикации в материалах конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка использованных источников, включающего наименований. Работа иллюстрирована 12 рисунками и 54 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первом разделе «Обзор литературных данных» проведен анализ данных литературы, касающийся особенностей формирования и проявления тревожности у человека, а также характеристик изменения биоэлектрической активности головного мозга при тревожных состояниях.

Материалы и методы исследования Всего в исследованиях приняло участие 142 практически здоровых испытуемых обоего пола, правшей, в возрасте 18-28 лет. В рамках диссертационного исследования были проведены две серии экспериментов.

В первой серии экспериментов принимало участие 86 испытуемых.

Исследование проводилось по следующей схеме:

1. Регистрация текущей ЭЭГ в центральных отведениях в состоянии покоя (спокойного бодрствования) с закрытыми и открытыми глазами и запись ЭКГ для анализа динамики кардиоинтервалов;

2. Регистрация слуховых ВП и ССП (условной негативной волны – УНВ, Р300) в парадигме определения скорости простой сенсомоторной реакции с предупреждением;

3. Психологическое тестирование (тест госпитальной тревожности и депрессии – HADS, тест на определение уровня тревожности Спилбергера – Ханина, 16-ти факторный личностный опросник Кеттелла, тест Клонингера).

Во второй серии экспериментов принимало участие 56 испытуемых.

Исследование проводилось по следующей схеме:

1. Регистрация текущей ЭЭГ в 21 стандартном отведении в состоянии покоя и при представлении жизненной ситуации, субъективно являющейся для испытуемого наиболее тревожной;

2. Регистрация ССП в парадигме Go/No-Go, а также ВП при подаче тоновых посылок громкостью 45 и 90 дБ;

3. Психологическое тестирование, как и в первой серии.

Особенности регистрации психофизиологических показателей.

В первой серии экспериментов отведение и анализ ЭЭГ и ССП осуществляли с использованием автоматизированного комплекса, состоящего из электроэнцефалографа ЭЭГ-16S («Medicor», Венгрия), лабораторного интерфейса и компьютера IBM PC. Для регистрации ЭЭГ была выбрана стандартная полоса частот усилительного тракта (верхняя граница частотного диапазона 70 Гц, постоянная времени, определяющая нижнюю границу – 0,3 с).

Сигналы обрабатывали с использованием преобразования Фурье, получая для анализа спектры мощности ЭЭГ (программа “Polygraph”, программист А.В.

Сухинин).

Регистрацию ЭКГ в I стандартном отведении проводили с помощью усилителя ЭЭГ-16S по общепринятой методике. С помощью программы “Polygraph” анализировали динамику R–R интервалов и рассчитывали индекс напряженности (ИН) вегетативной нервной системы по Р.М. Баевскому (Баевский, 1972).

Для регистрации ССП в задаче на определение времени простой сенсомоторной реакции с предупреждением использовали программу “ERP” (программист А.В. Сухинин), обеспечивающую автоматизированное предъявление пар звуковых стимулов (предупреждающего и императивного) с требованием реализации моторной реакции (нажатие на кнопку правой рукой) с максимально возможной скоростью после второго стимула в паре. Об успешности выполнения задачи испытуемый узнавал из сигналов обратной связи, предъявляемых на расположенном перед ним светодиодном табло. Два канала ЭЭГ-16S подвергли модификации, что обеспечило постоянную времени 10 с. Текущую ЭЭГ и ССП регистрировали в двух отведениях (С3 и С4) по стандартной системе «10-20». Референтные электроды размещали над сосцевидной костью черепа.

Во второй серии экспериментов отведение и анализ ЭЭГ осуществлялся с использованием автоматизированного комплекса, состоящего из электроэнцефалографа «TREDEX Эксперт ТМ» (г. Харьков) и компьютера IBM PC. ЭЭГ регистрировали в 21 отведении по стандартной системе «10-20». Для исследования связи полушарной представленности ритмов ЭЭГ с психологическими характеристиками был рассчитан индекс межполушарной асимметрии по формуле (S–D/S+D)*100%, где D – мощность определенного ритма в зоне коры правого полушария, S – то же, в левом полушарии. Для исследования связи десинхронизации ЭЭГ с изучаемыми психологическими характеристиками рассчитывали коэффициент десинхронизации по формуле (A/B)*100%, где А – мощность ритмов ЭЭГ во время фоновой записи, В – мощность ритмов во время регистрации ЭЭГ при представлении тревожной ситуации.

Для регистрации ССП в данной серии экспериментов была разработана модификация Go/No-Go парадигмы (Пономарев и др., 2000). Участникам исследования предъявляли пары (30 пар) слуховых стимулов разной тональности (высокая-высокая, высокая-низкая, низкая-низкая, низкая высокая) с интервалами по 2 с внутри пары и по 4 с между парами.

Длительность низкого и высокого сигналов составляла 200 мс. Частота низкого тона составляла 400 Гц, высокого – 1000 Гц. Пары тонов предъявлялись в случайном порядке с одинаковой вероятностью (приближающейся к 50%) появления как низкого, так и высокого тона. Задача испытуемых заключалась в том, чтобы нажать на кнопку правой рукой со временем реакции не более мс в ответ на предъявление пары с высокими тонами или с низкими тонами.

Всего значимых пар стимулов, требующих нажатия, было 13-17 из 30.

Звуковые сигналы подавали бинаурально на двух уровнях громкости (45 и дБ).

Данные электрофизиологического исследования и показатели психологического тестирования количественно обрабатывались с использованием стандартных методов вариационной статистики. Для расчета корреляций использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Для исследования различий связанных выборок использовали критерий Вилкоксона. Нормальность распределения оценивали с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Статистически значимыми при корреляционном анализе и статистических сравнениях считали показатели с р0,05. Расчет и графическое оформление данных проводилось с использованием программного пакета «STATISTICA 6.0».

Результаты исследования и их обсуждение Связь компонентов текущей ЭЭГ-активности центральных зон коры с уровнем тревожности В первой серии экспериментов испытуемые были разделены на две группы по критерию выраженности бета1 и бета2 – ритмов по отношению к альфа ритму. Данный критерий деления был обоснован идеей о том, что именно эти ритмы наиболее тесно связаны с уровнем тревожности у человека (Жирмунская и др., 1982;

Сороко и др., 1995;

Стрелец и др., 1997;

Porjesz et al., 2002). В группе с большей выраженностью бета-1 ритма (n=32) выявлены достоверные связи между бета-1 ритмом в обеих полушариях при закрытых и открытых глазах с уровнем ситуационной и личностной тревожности (рис. 1).

В другой группе (n=49) выявлены достоверные связи между бета-2 ритмом правого полушария при закрытых и открытых глазах с уровнем ситуационной тревожности (рис. 1). Так как бета1-ритм рассматривают как маркер психологического напряжения, (Жирмунская и др., 1982), а также объема краткосрочной памяти, (Golding, Richards, 1985), то можно предположить усиление мнестической деятельности у испытуемых с повышенной тревожностью. Повышение мощности бета2-ритма связывают с физиологическим стрессом, развитием различных вегетативных сдвигов (Alcarrasco et al., 2000;

Porjesz et al., 2002).

Рис. 1 Корреляционное поле зависимости бета-1 и бета2-ритмов ЭЭГ с оценками по тесту Спилбергера – Ханина. По оси абсцисс – нормированная мощность (мкВ2/Гц), по осям ординат – балльные оценки по шкалам ситуативной и личностной тревожности (в баллах) Параллельно с регистрацией ЭЭГ при закрытых глазах рассчитывали индекс напряжения по Баевскому Обнаружена положительная связь величины данного индекса с уровнем ситуативной (r=0.63, p=0.007) и личностной (r=0.56, p=0.019) тревожности. Подобная связь позволяет говорить о повышенном тонусе симпато-адреналовой системы у высокотревожных испытуемых.

Связи мощности частотных компонентов фоновой ЭЭГ с индивидуально – психологическими характеристиками личности при многоканальном отведении Регистрация ЭЭГ при закрытых глазах у испытуемых выявила значимые отрицательные связи показателя «ситуационная тревожность» опросника Спилбергера – Ханина с нормированной мощностью дельта-ритма в лобной коре правого полушария (отведение F4, r=-0,36, p0,05) и центральных зонах коры (отведения C4, r=-0,38, p0,05;

Cz', r=-0,58, p0,001). Показатель по шкале «личностная тревожность» также отрицательно коррелировал с дельта-ритмом в центральной зоне коры правого полушария (отведении C4, r=-0,35, p0,05).

Выявлены отрицательные связи мощности тета-ритма в центральных зонах коры обоих полушарий (отведения C3, r=-0,36, p0,05;

C4, r=-0,45, p0,01) с показателями по шкале «ситуативная тревожность». Обнаружены отрицательные связи мощности альфа-ритма в центральной зоне правого полушария (отведении C4, r=-0,44, p0,01) с показателями по шкале «ситуационная тревожность». Отмечены негативные связи мощности бета1 ритма в центральной зоне правого полушария (отведении C4, r=-0,4, p0,05) с показателями «ситуативная тревожность». Также выявлены отрицательные связи мощности бета2 – ритма в центральной области коры правого полушария (отведении C4, r=-0,34, p0,05) с показателями по шкале «ситуационная тревожность».

Показатель тревожности, определяемый опросником Кэттела, и комплекс характеристик, положительно связанных с ним («фрустрация», «напряженность», рис. 2) статистически значимо негативно коррелировали с мощностью дельта- тета- и альфа-ритмов височных и теменных зон коры левого полушария (r от -0,34 до -0,40).

Рис. 2 Особенности корреляционных связей характеристик личности со шкалами опросника Спилбергера – Ханина у испытуемых. Прямыми линиями показаны положительные корреляционные связи, пунктирными – обратные. На рисунке представлены шкалы опросников, цифрами показаны коэффициенты корреляции по критерию Спирмена.

Примечание: 16 PF – 16-ти факторный личностный опросник Кеттелла, TPQ – тест Клонингера, HADS – госпитальная шкала тревоги и депрессии.

С мощностью бета-ритмов центральных и височных зон правого полушария эти показатели связаны позитивно (r от 0,32 до 0,43). Анализ связей мощностей ритмов ЭЭГ с комплексом личностных характеристик, отрицательно связанных с уровнем тревожности («общительность», «высокий самоконтроль поведения», «эмоциональная устойчивость»), выявил, что показатели по этим шкалам негативно коррелируют с мощностью альфа-ритма и бета-ритмов в лобных, центральных и теменных областях коры обоих полушарий. Теснота указанных связей усиливается в передне-заднем направлении (r от -0,34 до -0,48).

Корреляционные связи между исследуемыми психологическими характеристиками и характеристиками межполушарной асимметрии были следующими. Так, уровень депрессии по тесту Цунга положительно связан с преобладанием дельта- и тета-ритмов в левом полушарии (отведения Т3-Т4);

.

Данный показатель положительно коррелирует также с левосторонним преобладанием альфа-ритма в лобных отделах (отведения F3-F4). Показатели депрессии по тесту HADS, ситуативной и личностной тревожности достоверно связаны с левосторонним преобладанием бета-ритмов в центральных зонах коры (отведения С3-С4). Показатели по шкале «избегание вреда» опросника Клонингера позитивно связаны с правосторонним преобладанием бета-ритмов в центральных зонах коры.

Показатели опросника Кеттела, позитивно связанные с тревожностью, отражаются в усилении альфа- и бета-ритмов в височных и теменных областях коры левого полушария. Показатели, отрицательно связанны с тревожностью, отражаются в правополушарном преобладании альфа- и бета1-ритмов в лобных, височных и теменных областях.

Связи мощности частотных компонентов ЭЭГ, зарегистрированной при функциональной пробе открывания глаз, с характеристиками личности Характеристики личности, отражающие тревожность (шкалы опросников Спилбергера-Ханина и теста HADS), отрицательно коррелировали с мощностью низкочастотных (дельта- и тета-) ритмов ЭЭГ, зарегистрированной при открытых глазах испытуемых, в лобных и височных областях левого полушария (r от -0,37 до -0,42). Показатели депрессии по шкале Цунга отрицательно связаны с мощностью всех исследуемых ритмов в лобных и височных областях коры левого полушария.

Такая черта личности, как «тревожность» (опросник Кеттела), отрицательно связана с мощностью низкочастотных (дельта- и тета-) ритмов в лобных и височных областях коры (r от -0,36 до -0,44). Также выявлены отрицательные корреляции мощности альфа-ритма в височных областях (r от -0,35 до -0,39) с показателями по данной шкале. Большинство отрицательно связанных с тревожностью личностных характеристик имеют положительные связи с мощностью дельта-ритма практически по всей поверхности коры (r от 0,35 до 0,48). Связи той же направленности обнаружены для указанных характеристик личности с мощностью тета-ритма в лобных и центральных областях коры (r от 0,37 до 0,50).

Мощность альфа-ритма была значимо и положительно связана с показателями по шкале «эмоциональная устойчивость» опросника Кеттелла (табл. 1). В то же время, остальные характеристики личности, отрицательно связанные с тревожностью, имели слабые, статистически незначимые отрицательные корреляции с мощностью указанного ритма. Исходя из этих данных, можно предположить, что даже сходные черты личности обусловлены особыми нейрофизиологическими предпосылками.

Таблица Связи мощности альфа-ритма ЭЭГ при открытых глазах со шкалами теста Кеттелла, отрицательно связанными с тревожностью A C F H Q3 Fэ Fp1 -0,18 0,48** -0,05 0,03 -0,15 -0, Fp2 -0,13 0,46** -0,13 0,05 -0,12 -0, F3 -0,25 0,37* -0,06 0,19 -0,11 -0, F4 -0,17 0,40* -0,13 0,03 -0,03 -0, F7 -0,32 0,51** -0,06 0,04 -0,08 -0, F8 -0,24 0,42* 0,03 0,22 -0,14 -0, T3 -0,10 0,44** -0,02 0,15 -0,11 -0, T4 0,03 0,35* 0,13 0,14 -0,12 0, C3 0,00 0,40* -0,08 0,28 -0,11 0, C4 -0,02 0,47** 0,04 0,12 -0,06 0, T5 -0,07 0,34* -0,07 -0,07 0,04 -0, T6 0,01 0,20 -0,01 0,18 -0,07 0, P3 -0,15 0,42** -0,05 0,06 0,08 -0, P4 -0,24 0,39* -0,10 0,19 -0,14 -0, O1 0,05 0,45** -0,18 0,02 0,07 -0, O2 -0,09 0,24 -0,26 0,11 -0,20 -0, Fpz' 0,00 0,30 -0,25 0,25 0,06 -0, Fz' -0,07 0,53** -0,33 -0,06 0,21 -0, Cz' 0,08 0,47** -0,06 0,10 0,05 0, Pz' -0,07 0,49** -0,06 0,13 0,04 0, Oz' -0,05 0,49** -0,24 -0,16 -0,02 -0, Примечания: А – шкала «общительность», С –«эмоциональная устойчивость», F – «беспечность», Q3 –«самоконтроль», Fэ – «экстраверсия».

* – p0,05, ** – p0,01, *** – p0,001. Корреляционные связи достоверны по критерию Спирмена.

Выявлены также положительные корреляции показателя «эмоциональная устойчивость» с мощностью бета1- и бета2-ритмов, практически по всей поверхности коры. Особенно тесными эти связи были для лобных областей коры (r от 0,37 до 0,44). Однако прочие черты личности, отрицательно связанные с тревожностью, негативно коррелируют с мощностью бета2-ритма в латеральной области лобной зоны коры левого полушария.

Для характеристик самочувствия, активности и настроения опросника САН выявлены положительные связи с мощностью низкочастотных ритмов ЭЭГ в лобных областях правого полушария (r от 0,37 до 0,42).

Связь мощности частотных компонентов ЭЭГ во время представления тревожной ситуации с исследуемыми индивидуально психологическими характеристиками личности При представлении испытуемым субъективно тревожащей ситуации происходили статистически достоверные изменения в рисунке текущей ЭЭГ по сравнению с фоновой записью. Так, в диапазоне дельта-ритма наблюдалось усиление его нормированной мощности в латеральной лобной области коры левого полушария (отведение F7) c 0,89 мкВ2/Гц до 1,46 мкВ2/Гц, в передне височных областях коры правого полушария (отведение Т4) с 1,089 мкВ2/Гц до 1,59 мкВ2/Гц, а также в париетальных областях коры левого полушария (отведение Р3) – с 1,39 мкВ2/Гц до 2,17 мкВ2/Гц (p0,05). Кроме того, было отмечено снижение нормированной мощности альфа-ритма в медиальной лобной области коры левого полушария (отведение F3) с 2,25 мкВ2/Гц до 1, мкВ2/Гц, в латеральной лобной области коры левого полушария (отведение F7) с 1,98 мкВ2/Гц до 1,72 мкВ2/Гц, и в задне-височных областях коры левого полушария (отведение Т5) – с 2,93 мкВ2/Гц до 2,53 мкВ2/Гц (p0,05).

Анализ связей исследуемых психологических характеристик с коэффициентом десинхронизации ЭЭГ при воображаемом состоянии тревожности со значениями фоновой ЭЭГ показал следующее. Так, черты личности, связанные с тревожностью, коррелируют со снижением нормированной мощности дельта- и тета-ритмов в латеральных лобных, центральных и теменных зонах левого полушария. В свою очередь, черты личности, обратно связанные с тревожностью, коррелируют с процессами снижения мощности бета-ритмов в центральных и париетальных зонах обеих полушарий.

При представлении испытуемыми тревожной ситуации выявляются отрицательные корреляции между мощностью всех исследованных ритмов ЭЭГ и показателями тревожности. Наиболее значимыми были указанные корреляции для мощности дельта- и тета-ритмов, зарегистрированных в лобных и центральных областях коры (r от -0,33 до -0,62). Для альфа- и бета ритмов эти корреляции были наиболее значимы при отведении в центральных и височных областях коры (r от -0,36 до -0,45).

В указанной ситуации также выявлены положительные связи черт личности, отрицательно связанных с тревожностью («общительность», «беспечность», «экстраверсия») с нормированной мощностью всех исследованных ритмов ЭЭГ. Наиболее тесными были связи между указанными показателями в лобных, центральных и височных областях обоих полушарий (r от 0,33 до 0,46). Наибольших величин достигали коэффициенты корреляции с бета1- и бета2-ритмами.

С исследуемыми психологическими характеристиками также были связаны особенности межполушарной асимметрии. Так, показатели депрессии по шкале Цунга положительно связаны с левополушарным доминированием дельта-ритма (r=0,52, p0.01) и тета-ритма (r=0,46, p0.01) в передне-височных зонах коры (отведения Т3-Т4). Показатели по шкале «эмоциональная устойчивость» опросника Кеттелла связаны с правополушарным преобладанием дельта- (r=0,55, p0.01) и тета-ритмов (r=0,5, p0.01) в задне височных зонах коры (отведения Т5-Т6), а также с правополушарным доминированием дельта- (r=0,6, p0.001) и тета-ритмов (r=0,62, p0.001) в париетальных зонах коры (отведения Р3-Р4).

Таким образом, во всех примененных нами условиях регистрации ЭЭГ, тревожность и черты личности, связанные с ней, отражаются в снижении мощности всех ритмов ЭЭГ преимущественно в лобных центральных и височных областях коры левого полушария. В то же время, черты личности, отрицательно связанные с тревожностью, положительно коррелируют с мощностями исследованных ритмов преимущественно в лобных, височных и теменных областях коры правого полушария.

Связь компонентов вызванных и связанных с событием ЭЭГ потенциалов центральных отведений с характеристиками личности При регистрации ВП (в ответ на предупредительный стимул) и ССП в экспериментальной парадигме на определение скорости сенсомоторной реакции с предупреждением выявлены следующие корреляции параметров данных ЭЭГ-потенциалов и психологических характеристик (табл. 2). В этой экспериментальной ситуации также показана положительная связь (r=0.23, p=0.03) скорости аудиомоторной реакции с показателями по шкале «личностная тревожность».

Таблица Связь характеристик вызванных и связанных с событием ЭЭГ-потенциалов с показателями уровня тревожности теста HADS и опросника Спилбергера – Ханина Показатели ЭЭГ-потенциалов r p Латентный период потенциала Р300 правого полушария в ответ на предъявление сигнала о неуспешности действия – показатели по шкале -0,27 0, «личностная тревожность» Латентный период потенциала Р300 правого полушария в ответ на - предъявление сигнала о неуспешности действия – показатели по шкале 0,33, «тревожность» теста HADS Латентный период компонента N2 левого полушария – показатели по 0 шкале «тревожность» теста HADS,27, Латентный период компонента N2 правого полушария – показатели по 0 шкале «тревожность» теста HADS,28, Примечание: Корреляционные связи достоверны по критерию ранговой корреляции Спирмена Таким образом, для более тревожных испытуемых в данной экспериментальной ситуации характерно более раннее начало обработки информации, но сам процесс обработки занимает больше времени.

При анализе показателей ВП (в ответ на предупредительный стимул) и ССП в парадигме Go/No-Go были выявлены следующие взаимосвязи. Для показателей, отражающих тревожность, выявлены положительные корреляционные связи показателей по шкале «ситуационная тревожность» опросника Спилбера-Ханина с амплитудой компонента N1 правого полушария (r= 0,41, p=0,01), а также латентным периодом компонента Р1 правого полушария (r= 0,46, p=0,003) и латентным периодом компонента N1 левого полушария (r= 0,33, p=0,041). С показателями по шкале «личностная тревожность» показаны положительные корреляционные связи указанной шкалы с латентным периодом компонента Р1 правого полушария (r= 0,38, p=0,018), а также с латентными периодами компонента N1 левого (r= 0,32, p=0,04) и правого (r= 0,4, p=0,014) полушарий. Показатели тревожности теста HADS положительно (r= 0,38, p=0,04) связаны с латентным периодом компонента N1 левого полушария;

с латентным периодом этого компонента ВП также положительно связаны (r= 0,42, p=0,03) показатели по шкале «депрессия» опросника HADS. Показатели шкалы «депрессия» щкалы Цунга положительно связаны с амплитудой компонента Р2 (r= 0,4, p=0,04) и компонента Р3 (r= 0,46, p=0,017) левого полушария.

Для шкал опросника Кеттелла, положительно связанных с тревожностью, имеются позитивные корреляции амплитуды компонента Р1 (r= 0,41, p=0,011) и компонента Р3 (r= 0,33, p=0,041) левого полушария с показателями по шкале «тревожность». Также показаны положительные корреляционные связи показателей по шкале «напряженность» с амплитудой компонента N1 левого полушария (r= 0,38, p=0,018) и латентным периодом компонента Р1 правого полушария (r= 0,4, p=0,013).

Для шкал опросника Кеттелла, отрицательно связанными с тревожностью, показано, что латентный компонент потенциала N1 правого полушария отрицательно связан (r= -0,34, p=0,037) с показателями по шкале «общительность» и шкале «беспечность» (r= -0,37, p=0,025), и положительно – (r= 0,39, p=0,015) – с показателями по шкале «эмоциональная устойчивость»;

также этот показатель отрицательно (r= -0,33, p=0,043) коррелировал с амплитудой начального компонента УНВ левого полушария.

Показатели по шкале «самочувствие» теста САН положительно связаны с амплитудой компонента Р2 левого (r= 0,42, p=0,02) и правого (r= 0,49, p=0,012) полушарий, а также амплитудой компонента N2 левого полушария (r= 0,37, p=0,039). Также скорость аудиомоторной реакции отрицательно (r= -0,38, p=0,034) связана с показателями по рассматриваемой шкале. Показатели по шкале «активность» теста САН положительно связаны с амплитудой компонента N2 левого (r= 0,47, p=0,008) и правого (r= 0,4, p=0,025) полушарий, и отрицательно – со скоростью аудиомоторной реакции (r= -0,37, p=0,038).

Показатели по шкале «настроение» подожительно связаны с амплитудой компонента Р2 левого (r= 0,45, p=0,012) и правого (r= 0,48, p=0,006) полушарий и отрицательно – со скоростью реализации аудиомоторной реакции (r= -0,4, p=0,027).

Анализируя ВП при подаче стимулов различной интенсивности рассчитывали процент изменений амплитуд и латентностей компонентов вызванных ЭЭГ-потенциалов. Так, при усилении громкости тоновых посылок наблюдается увеличение амплитуды компонента Р1 левого полушария на 108, 5% (p0,01, различия достоверны по критерию Вилкоксона), амплитуды компонента Р2 левого полушария – на 41% (p0,05), правого полушария – на 29,17% (p0,015). Также наблюдается снижение латентного периода компонента Р2 на 2% (p0,05). Кроме того, отмечено увеличение амплитуды комплекса компонентов N1-P2 в левом полушарии на 14%, в правом полушарии – на 12,42% при уровне статистической значимости различий p0,05;

указанные различия также достоверны по критерию Вилкоксона.

Выявлены взаимосвязи изменений характеристик ВП при увеличении громкости звукового сигнала с психологическими характеристиками. Так, было показано, что процент увеличения амплитуды комплекса компонентов N1-P (вертекс-потенциал) при усилении громкости сигнала отрицательно связан (r= 0,81) со шкалой «высокая самооценка» 16-ти факторного опросника Кеттелла.

Кроме того, обнаружены положительные связи прироста амплитуд указанных компонентов ВП со шкалами «робость» (r=0,73), «утомляемость и астения» (r=0,68), «избегание вреда» (r=0,73), и отрицательная связь – со шкалой «находчивость» (r=-0,80) опросника Клонингера (табл. 3).

Таблица Связь изменений параметров комплекса N1-P2 при действии тоновых посылок различной интенсивности с характеристиками личности у испытуемых p, R Параметры Процент изменений амплитуды компонента N1-P2 - оценки по шкале 0, «высокая самооценка» 16-ти факторного опросника Кеттелла -0, Процент изменений амплитуды компонента N1-P2 - оценки по шкале 0, «робость» опросника Клонингера 0, Процент изменений амплитуды компонента N1-P2 - оценки по шкале 0, «утомляемость» опросника Клонингера 0, Процент изменений амплитуды компонента N1-P2 - оценки по шкале 0, «избегание вреда» опросника Клонингера 0, Процент изменений амплитуды компонента N1-P2 - оценки по шкале 0, «находчивость» опросника Клонингера -0, Примечание: Обозначения как в таблице Таким образом, данные, полученные в этой экспериментальной ситуации, свидетельствуют о более быстром восприятии стимулов у более тревожных испытуемых, однако менее тревожные испытуемые быстрее опознают, дифференцируют стимулы и принимают адекватное решение.

Увеличение амплитуды вертекс-поненциала (N1-P2) при усилении громкости слухового стимула сильнее выражено у более тревожных людей.

ВЫВОДЫ 1. В работе показано, что состояние тревожности, характеризуемое комплексом различных личностных характеристик, отражается в паттернах ЭЭГ, а также в характеристиках вызванных и связанных с событием потенциалов.

Анализ текущей ЭЭГ, зарегистрированной при закрытых глазах, показал, что с уровнем ситуационной и личностной тревожности положительно связана мощность бета-1 ритма в центральных локусах обоих полушарий, с уровнем ситуационной тревожности – мощность бета-2 ритма правого полушария.

Показатели опросника Кеттела, позитивно связанные с тревожностью, отражаются в усилении альфа- и бета-ритмов в височных и теменных областях коры левого полушария. Показатели, отрицательно связанны с тревожностью, отражаются в правополушарном преобладании альфа- и бета1-ритмов в лобных, височных и теменных областях.

2. Регистрация текущей ЭЭГ при открытых глазах показала, что черты личности, характеризующие повышенную тревожность, отражаются в снижении амплитуды всех исследованных ритмов ЭЭГ в лобных и височных зонах коры. Показатели черт личности, отрицательно связанные с тревожностью, позитивно коррелируют с мощностью всех частотных составляющих ЭЭГ практически по всей поверхности коры.

3. При представлении испытуемыми тревожной ситуации происходит увеличение мощности дельта-ритма и снижение мощности альфа-ритма ЭЭГ в лобных и височных областях коры преимущественно левого полушария. Анализ связей исследуемых психологических характеристик с коэффициентом десинхронизации ЭЭГ со значениями фоновой ЭЭГ показал, что черты личности, связанные с тревожностью, коррелируют со снижением нормированной мощности дельта- и тета-ритмов в латеральных лобных, центральных и теменных зонах левого полушария. В свою очередь, черты личности, обратно связанные с тревожностью, коррелируют с процессами снижения мощности бета-ритмов в центральных и париетальных зонах обеих полушарий.

4. При представлении испытуемыми тревожной ситуации выявляются отрицательные корреляции между мощностью всех исследованных ритмов ЭЭГ и показателями тревожности. Наиболее значимыми были указанные корреляции для мощности дельта- и тета-ритмов, зарегистрированных в лобных и центральных областях коры (r от -0,33 до -0,62). Для альфа- и бета-ритмов эти корреляции были наиболее значимы при отведении в центральных и височных областях коры (r от -0,36 до -0,45).

5. Положительная связь между временем простой аудиомоторной реакции и показателями по шкале «личностная тревожность» говорит о более длительном процессе обработки информации испытуемыми с более высоким уровнем тревожности. Наличие отрицательной корреляции между величиной латентного периода потенциала Р300 в центральных зонах правого полушария в ответ на предъявление сигнала о неуспешности действия и показателями личностной тревожности, а также значениями по шкале «тревожность» теста HADS говорит о более выраженной реакции тревожных испытуемых на данные сигналы. Выявлена отрицательная корреляция между латентным периодом компонента N2 в правом и левом полушариях центральных зон коры и показателями по шкале тревожности опросника HADS.

6. Связь характеристик ВП и ССП, зарегистрированных в экспериментальной парадигме Go/No-Go, свидетельствуют о более быстром восприятии стимулов у тревожных испытуемых, однако менее тревожные испытуемые быстрее опознают, дифференцируют стимулы и принимают адекватное решение. Увеличение амплитуды вертекс-поненциала (N1-P2) при усилении громкости слухового стимула сильнее выражено у более тревожных людей.

7. Полученные данные могут быть использованы для объективной оценки уровня тревожности у человека, а также при проведении сеансов с использованием обратной связи по ЭЭГ, направленных на снижение уровня тревожности.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Павленко В.Б., Конарева И.Н., Шутова Е.С., Черный С.В. Использование электроэнцефалографической биообратной связи для коррекции психофизиологического статуса человека // Таврический медико-биологический вестник. – 2001. –№4 (4). – C.68-71 (личный вклад соискателя состоит в проведении экспериментов).

2. Черный С.В., Чуян Е.Н., Пономарева В.П., Павленко В.Б. Оценка эффектов электромагнитного излучения крайне высокой частоты с помощью регистрации биопотенциалов головного мозга человека //Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия «Биология», Т. 16 (55), 2003, №2, С. 208-214 (личный вклад соискателя состоит в проведении экспериментов, обработке материалов).

3. Черный С.В., Павленко В.Б. Тревожность, ее ЭЭГ-корреляты и возможные механизмы //Ученые записки Таврического национального университета им. В.И.

Вернадского, серия «Биология, химия», Т. 17 (56), 2004, №1, С. 89-98 (личный вклад соискателя состоит в обобщении литературных данных, обобщении выводов).

4. Черный С.В,. Махин С.А.. Отражение тревожности в компонентах связанных с событием потенциалов //Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия «Биология, химия» - Т. 18 (57), 2005, №1, С. 154- (личный вклад соискателя состоит в проведении экспериментов, обобщении результатов и выводов).

5. Черный С.В., Махин С.А. ЭЭГ-корреляты уровня тревожности у человека // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти – Т.1, №1, 2005 (додаток), с. 6. Черный С.В., Махин С.А. Связь характеристик текущей ЭЭГ-активности с чертами личности, определенным с помощью 16-ти факторного опросника Кеттелла // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия «Биология, химия» - Т. 18 (57), 2005, №2, С. 161-169 (личный вклад соискателя состоит в проведении экспериментов, обобщении результатов и выводов) 7. Черный С.В., Коваленко А.А. Отражение внутренних переживаний в характеристиках текущей ЭЭГ // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И.

Вернадского, серия «Биология, химия» - Т. 18 (57), 2005, №4, С. 191-198 (личный вклад соискателя состоит в формулировании целей и задач исследования, обобщении результатов и выводов).

8. Черный С.В., Павленко В.Б., Калашник О.А., Махин С.А. Отражение некоторых особенностей личности в паттернах ЭЭГ-потенциалов: возможность коррекции с помощью ЭЭГ – обратной связи // Фізіологічний журнал, - Т. 52, №2, 2006, с. 66- 9. Черный С.В., Коваленко А.А., Павленко В.Б. Особенности обработки эмоционально окрашенной информации у человека по данным вероятностной ЭЭГ – томографии // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского, серия «Биология, химия» – Т. 19 (58), №4. – 2006. – С. 201-207 (личный вклад соискателя состоит в обобщении результатов и выводов) 10. Павленко О.М., Черный С.В., Коваленко А.А., Махин С.А. ЭЭГ – исследования личностных особенностей и эмоциональных реакций // III Всеукраїнська наукова конференція „Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі та патології” (тези доповідей) – Київ, „Знання України”, 2006, с. АННОТАЦИЯ Черный С.В. «Нейро – и психофизиологический анализ состояния тревожности у человека». – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 – физиология человека и животных.

Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, 2007.

Диссертация посвящена изучению связей электрической активности мозга с характеристиками тревожности у человека. Отличительной чертой исследования является подход, основанный на сопоставительном анализе ЭЭГ потенциалов человека и различных психологических характеристик, отражающих состояние тревожности. В исследовании механизмов указанных психологических характеристик были использованы экспериментальные парадигмы, связанные с субъективной реакцией на внешние и внутренние раздражители, а также включающие самоинициируемые произвольные движения и обладающие рядом сходных черт: движения были ограничены некоторыми временными параметрами, а об успешности их выполнения информировали позитивные или негативные сигналы обратной связи.

Обнаружены особенности связей электрической активности мозга с уровнем тревожности и особенностями черт личности, разнонаправленно связанными с тревожностью. Показано, что черты личности, характеризующие состояние тревожности, связаны со снижением мощности частотных компонентов ЭЭГ.

Эти особенности связаны с деятельностью лобных, височных, теменных и центральных зон коры головного мозга и имеют наибольшее отражение в левом полушарии. Черты личности, отрицательно связанные с тревожностью, характеризуются, как правило, усилением мощности частотных компонентов ЭЭГ в лобных, височных и центральных областях коры правого полушария головного мозга. Характеристики вызванных и связанных с событием ЭЭГ потенциалов свидетельствуют об особенностях реакции тревожных испытуемых в зависимости от характера экспериментальной ситуации. Так, при регистрации указанных компонентов ЭЭГ-потенциалов в парадигме определения времени простой сенсомоторной реакции было выявлено, что реакция у них начинается раньше, однако анализ информации требует большего времени. При регистрации ЭЭГ-потенциалов в парадигме Go/No-Go было показано, что у испытуемых с высоким уровнем тревожности наблюдается отсроченный во времени анализ стимула, однако первичная реакция на стимул выражена сильнее. При подаче слуховых стимулов громкостью 45 и 90 дБ у более тревожных испытуемых происходит значительное увеличение амплитуды комплекса вызванных потенциалов N1 P2.

Ключевые слова: тревожность, черты личности, электроэнцефалограмма, вызванные потенциалы, связанные с событием потенциалы.

АНОТАЦіЯ Чорний С.В. «Нейро – та психофізіологічний аналіз стану тривожності у людини». – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата біологічних наук за фахом 03.00.13 – фізіологія людини і тварин. Таврійський національний університет ім.. В.І. Вернадського, Сімферополь, 2007.

Дисертація присвячена вивченню зв'язків електричної активності мозку з характеристиками тривожності в людини. Відмітною рисою дослідження є підхід, заснований на порівняльному аналізі Ээг-потенциалов людини і різних психологічних характеристик, що відбивають стан тривожності. У дослідженні механізмів зазначених психологічних характеристик були використані експериментальні парадигми, зв'язані із суб'єктивною реакцією на зовнішні і внутрішні подразники, а також включають самоинициируемые довільні рухи й обладающие поруч подібних черт: руху були обмежені деякими тимчасовими параметрами, а про успішність їхнього виконання інформували позитивні чи негативні сигнали зворотного зв'язку. Виявлено особливості зв'язків електричної активності мозку з рівнем тривожності й особливостями психологічних рис, зв'язаними з тривожністю. Показано, що риси особистості, що характеризують стан тривожності, зв'язані зі зниженням потужності частотних компонентів ЭЭГ. Ці особливості зв'язані з діяльністю лобових, скроневих, тім'яних і центральних зон кори головного мозку. Характеристики викликаних і зв'язаних з подією ЕЕГ-потенциалів свідчать про особливості реакції тривожних випробуваних: так, реакція в них починається раніш, однак аналіз інформації вимагає більшого часу.

Ключові слова: тривожність, риси особистості, электроэнцефалограмма, викликані потенціали, зв'язані з подією потенціали.